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塔吊基础计算方案

塔吊基础设计计算方案



塔吊基础设计计算

塔吊基础设计计算方案

一、设计依据 1、《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94 2、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002) 3、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002) 4、《建筑地基基础设计规范》(DB33/1001-2003) 5、《建筑机械使用安全规程》(JGJ33-2001) 6、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2002) 7、本工程《岩土工程勘察报告》 8、施工图纸 9、简明施工计算手册 10、塔吊使用说明书 二、塔吊选型 本工程为框架结构,地下一层(建筑面积81544m2、本标段48600m2),总建筑面积310929m2、本标段148500 m2。地上4~10层,地下室Ⅱ区地面结构标高为-5.50、-5.55、-5.80、-5.70、-6.00、-6.45、-6.50m,地下室Ⅱ区顶板结构标高为-0.05、-0.10、-0.15、-0.45、-0.35、―0.90、-1.10m,板厚500mm,建筑物高度最大为42.60m,构架顶标高48.30m。根据本工程特点、布局,拟选用6台长沙中联重工科技发展股份有限公司制造的QTZ63型液压自升塔式起重机(简称塔吊),其相关技术参数适用于本工程垂直运输需要。 三、塔吊位置的确定 为最大限度的满足施工需要,拟将塔吊位置作如下确定: 塔吊基础位于X26~X27交Y4~Y5轴、X28~X29交Y11~Y12轴、X28~X29交Y21~Y22轴、X27~X28交Y31~Y32轴、X16~X17交Y11~Y12轴、X16~X17交Y21~Y22轴,具体详见塔吊平面布置图。 四、塔吊基础的确定 1、地质参数以本工程《岩土工程勘察报告》中有关资料为计算依据(以Z50孔为依据),其主要设计参数(见土层设计计算参数表)。

土层

序号 土层名称

土层层厚(m)

单桩桩侧阻力特征值qsia(kpa)

单桩桩端阻力特征值qpa(kpa)

2

粘土

1.30

12

3

淤泥

23.50

5

4

淤泥质粘土

5.10

7

5

粘土

10.30

25

6

粉质粘土

12.20

14

2、塔吊基础受力情况(说明书提供)

荷载工况 基础荷载

P(kn) M(kn.m)

F Fh M Mz

工作状态 511.2 18.3 1335 269.3

非工作状态 464.1 73.9 1552 0

3、所定的塔吊位根据建筑结构条件、地质条件以及塔吊各项技术参数确定:塔吊基础桩采用机械钻孔混凝土灌注桩,桩径600,桩长38M(有效桩长),桩身混凝土C25,钢筋笼全长配筋8B18,B8@200,加劲箍B12@2000,桩顶3000内8@100,钢筋伸入承台800,桩数4根。桩顶标高为-7.10(-7.25)m,桩位布置及基础承台平面尺寸详见附图。

4、采用钢筋混凝土承台,尺寸为5000×5000×1000mm,内配钢筋双层双向

B14@200,箍筋B12@450,承台混凝

土强度C35,承台顶标高-6.15(6.30)m,基础下为150厚片石、70厚C10混凝土垫层。在塔吊承台位置地下室底板预留洞4000×4000,四周设一道止水板,与基础连接处用100厚泡沫板相隔并做防水处理。塔吊基础处后浇带处理方法同地下室后浇带。塔身穿楼板处,楼板预留洞四周比塔身外围大500mm(2600×2600),该处梁板后浇带处理方法同地下室顶板后浇带。

五、塔吊基础施工 塔吊基础混凝土机械钻孔桩,将由在现场施工工程桩的施工队伍施工,并按其专项施工方案进行操作。 考虑到今后塔吊安装方便,施工中有关预埋件需同步进行埋设,并要确保其位置准确性。 塔吊基坑土方开挖时间随同本工程地下室,并预先施工。 由于塔吊基础在地下室顶板以下,故在塔吊基础施工前,要对基础处挖基坑,基坑支护围护做法如下: 鉴于现场自然地坪标高为-2.000M,塔吊基坑底标高-7.40M,实际挖深-5.40M,属深基坑挖设。场地土质查地质勘察报告为淤泥质土层,难以支护,经比较,选定上层2M大放坡开挖,下层3.40M用钢板桩支护,此支护方法为温州市淤泥质土比较成熟方法。钢板桩材料选用国标16#槽钢,长度9M,从-4.00M平台处打入土中,外露20㎝,四边角加斜撑部分用单排槽钢并排打入,中间3M用正反扣连接方式打入,钢板桩内侧加两道水平梁支撑,水平梁用双槽钢扣成方管焊接而成,接头处450拼角,四角斜撑与水平梁接触处除焊接外,另加焊槽钢,以防水平梁受力时斜撑焊缝破坏,造成梁突然破坏,水平梁布置两道,第一道距钢板桩上口500处布置,第二道距第一道1500处布置,保证钢板受力均匀,不发生变形。 开挖时注意事项: 1、对作业人员做好安全、技术交底、每个人员分工明确。 2、基坑开挖时由施工员指挥人、机作业、安全员现场协调安全工作。 3、划定作业范围、存土、转土地点、挖机行走路线,作业半径内严禁人员行走。 4、在土方边坡顶,钢板桩顶设置沉降现测点,开挖中与开挖后定时观测,发现异常,立即采取措施。 5、基坑设置专用扶梯,以供人员上下,工人在基坑内作业时,设专人在上面指挥,以免上面物体落入坑内,同时一且发现支护异常,立即通知人员撤出。 6、基坑周边设立警戒线,围护设置,防止与基坑施工无关人员误伤,同时保护基坑内作业人员安全。 7、制定应急措施: ①挖掘机随时待命,一旦沉降异常难以控制,即用挖机将支护周围土方挖低御载。 ②准备工字钢、松木(6M)、钢板桩发生鼓肚变形时,进行水平加固。

第一部分: QTZ5013型塔吊桩基础计算书

一. 参数信息

塔吊型号QTZ63(5013)主要部件重量

如下表:

序号

名称

重量(kg)

序号

名称

重量(kg)

1

塔顶

2300

9

回转总成

3200

2

平衡臂总成

4500

9

塔身

830×(60÷2.8)=17430

3

司机室

500

4

起重臂总成

6250

5

平衡重

11700

6

载重小车

238

7

爬升架

3300

8

固定基节

1020

即塔吊自重(包括压重)F1=50438496.63kN,最大起重荷载F2=kN 塔吊倾覆力距M=1552kN.m,塔吊起重高度H=58.80m,塔身宽度B=1.6m 混凝土强度:C35,钢筋级别:Ⅱ级,承台长度Lc或宽度Bc=5.00m 桩直径d=0.60m,桩间距a=3.40m,承台厚度Hc=1.00m 基础埋深D=1.00m,承台箍筋间距S=200mm,保护层厚度:50mm

二. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算

1.塔吊自重(包括压重)F1=496.63KN 2.塔吊最大起重荷载F2=58.84kN 作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=666.56kN 塔吊的倾覆力矩M=1.4×1552=2172.80kN.m

三.矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

图中x轴的方向是随机变化的,设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算

(一)、单桩允许承载力特征值计算1、单桩竖向承载力特征值计算 1)、按地基土物理力学指标与承载力参数计算 Ap=πr2=0.2827m2 (DB33/1001-2003)(9.2.3-1) =0

=1.88×(19.75×5.00×1.02+5.10×7.00×1.02+10.30×25.00×1.02+2.85×14.00×1.02) =828.12kN 即=828.12kN

2)、桩身截面强度计算

=0.7×11.9×2.83×105=2357.39kN

其中,──工作条件系数,取0.7;

fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=11.90N/mm2;

Ap──桩的截面面积,A=2.83×105mm2。

2、单桩抗拔力特征值计算 (DB33/1001-2003)(9.2.7-1) =828.12+241.75=1069.87kn 1.88×(19.75×5.00×1.02+5.10×7.00×1.02+10.30×25.00×1.02+2.85×14.00×1.02) =828.12kN 0.9GPK=0.9×π×0.32×38×25=241.75kN

(二)、单桩桩顶作用力的计算和承载力验算

1、轴心竖向力作用下: (DB33/1001--2003)(9.2.1-1) kn 2、偏心竖向力作用下:

按照Mx作用在对角线进行计算 Mx=Mk=2172.8+73.9×1.0=2246.7kN·m (DB33/1001--2003)(9.2.1-2) =354.14±476.25 3、水平力作用下: Hik=(DB33/1001--2003)(9.2.1-3) =18.48kN

其中 n──单桩个数,n=4;

F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值,F=666.56kN;

G──桩基承台的自重

G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc+20×Bc×Bc×D)=

1.2×(25×5.00×5.00×1.00+20×5.00×5.00×0.00)=750.00kN;

Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取2172.80kN.m;

xi,yi──

单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.70m;

Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN);

(三)、 矩形承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。

其中 Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m);

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.90m;

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),Ni1=Ni-G/n=486.17kN/m2;

经过计算得到弯矩设计值:

Mx1=My1=2×486.17×0.90=875.11kN.m。

四、矩形承台截面主筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。

式中,αl──系数,当混凝土强度不超过C50时,α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,

α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00;

fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2;

ho──承台的计算高度Hc-50.00=950.00mm;

fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;

经过计算得:αs=875.11×106/(1.00×16.70×5000.00×950.002)=0.012;

ξ =1-(1-2×0.012)0.5=0.012;

γs=1-0.012/2=0.994;

Asx=Asy=875.11×106/(0.994×950.00×300.00)=3088.59mm2。

基础承台配筋为B14@200双向双层(As=3849mm2)>3088.59mm2,满足要求.

五、矩形承台斜截面抗剪切计算

依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性,

记为V=673.67kN我们考虑承台配置箍筋的情况,斜截面受剪承载力满足下面公式:

其中,γo──建筑桩基重要性系数,取1.00;

bo──承台计算截面处的计算宽度,bo=5000mm;

ho──承台计算截面处的计算高度,ho=950mm;

λ──计算截面的剪跨比,λx=ax/ho,λy=ay/ho,

此处,ax,ay为柱边(墙边)或承台变阶处

至x, y方向计算一排桩的桩边的水平距离,得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=900.00mm,

当λ<0.3时,取λ=0.3;当λ>3时,取λ=3, 满足0.3-3.0范围;

在0.3-3.0范围内按插值法取值。得λ=0.95;

β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),

得β=0.10;

fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;

fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;

S──箍筋的间距,S=200mm。

则,1.00×673.67=6.74×105N≤0.10×300.00×5000×950=7.63×106N;

经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!

六、抗倾覆验算

根据上图所示,可得: 倾覆力矩 抗倾覆力矩 故由上述计算结果,得 (抗倾覆

满足要求)

七、桩配筋计算

根据DB33/1001-2003中的9.1.10的要求,本方案设计中的桩不属于抗拔桩及承受水平力为主的桩,所以桩身配筋按最小配筋率计算。

灌注桩桩身按最小配筋率0.65%计算。

所以桩身按最小配筋率配筋,桩身配筋为8Φ18,